-
Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Impedanz-Kardiographen, die das Herzminutenvolumen durch
eine Evaluierung der Impedanz-Änderungen
in der Brusthöhle
des Patienten bestimmen.
-
Hintergrund
der Erfindung
-
Impedanz-Kardiographie ist ein unblutiges
Verfahren zur Bestimmung der Herzleistung bei Menschen. Bei der
Verwendung eines solchen Gerätes
wird auf den Patienten ein elektrisches Hochfrequenzsignal über Außenelektroden
angelegt, die z.B. am Kopf und am unteren Thorax des Patienten angebracht
sind. Die Spannungsunterschiede zwischen inneren Fühlerelektroden,
die zwischen den Außenelektroden
am Hals sowie an der Brust des Patienten angebracht sind, werden
gemessen und zur Berechnung einer Impedanz (Z) herangezogen. Die
Impedanz basiert auf dem bekannten elektrischen Strom niederer Stärke, der
durch die Außenelektroden
fließt.
-
1932 erläuterten Atzler und Leyman in
ihrem Buch Über
ein neues Verfahren zur Darstellung der Herztätigkeit (Dielektrographie),
Arbeitspsychologie, 5: 636–680,
dass das Herzminutenvolumen eines Menschen mittels solcher Impedanz-Verfahren
bestimmt werden könne.
1966 berichtete Kubichek über
die Möglichkeit, Veränderungen
in der Basislinienimpedanz und der ersten Ableitung der Impedanz
mit dem Herzschlagvolumen (SV) gemäß der folgenden Gleichung (1),
die im U.S.-Patent
3.340.867 sowie in der Publikation Development and Evaluation of
an Impendance Cardiac Output System, Aerospace Medicine, 37: 208–1212 offenbart wurde,
in Beziehung setzen zu können.
worin:
-
Das Herzminutenvolumen kann vom Herzschlagvolumen
abgeleitet werden, indem das Herzschlagvolumen mit der Herzfrequenz
multipliziert wird.
-
Obwohl die Formel Kubicheks einen
Wert bereitstellt, der dem Herzminutenvolumen entspricht, ist eine
absolute Genauigkeit des Verfahrens zweifelhaft, da der Wert v.
a. bei Patienten mit gewissen kardiovaskulären Problemen große Ungenauigkeiten
aufweist.
-
1982 schlug Sramek in der Publikation
Cardiac Output by Electrical Impedance, Med. Elect., 2: 274–290 eine
Modifizierung der Gleichungsformel (1) Kubicheks vor, bei der die
Basislinienimpedanz Z
0
2 in eine
dynamische und eine statische Komponente zerlegt wurde. Die statische
Komponente Z
0s wurde mit der folgenden Gleichung
beschrieben:
worin A die Fläche des
Thorax ist, die zur Messung herangezogen wird.
-
Als dynamische Komponente Z
0d wurde einfach der Wert der Basislinienimpedanz
oder der durchschnittlichen Impedanz herangezogen:
-
Werden die statische und die dynamische
Komponente in Kubicheks Gleichung miteinbezogen, so ergibt sich
folgende Formel:
-
Durch die Annahme, dass die Brust
einem Zylinder entspricht, kann der Wert von A geschätzt werden, und
die Gleichung (4) wird zu:
worin C der Brustumfang
im Bereich der Messfläche
ist. Alternativ hat Sramek vorgeschlagen, den Ausdruck
entweder durch
oder
durch
zu
ersetzen, worin H die Größe des Patienten
ist, da 1,7*H ungefähr
L ergibt.
-
Da diese Näherungen keine guten Ergebnisse
lieferten, erarbeitete Sramek letztendlich eine Reihe von Tabellen,
in denen er versuchte, eine Beziehung zwischen der Fläche und
den drei Faktoren Geschlecht, Größe und Gewicht
herzustellen.
-
1986 schlug Bernstein eine modifizierte
Gleichung vor, bei der die Trennung der Elektroden und die Größe des Patienten
auf folgende Art berücksichtigt
wurden:
-
Sämtliche
oben angeführte
Verfahren sind ungenau und ergeben bei manchen Patienten fälschlich hohe
oder niedere Herzschlagvolumenwerte.
-
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird ein Impedanz-Kardiograph
bereitgestellt, der zur Bestimmung des Herzminutenvolumens eines
Menschen dient und Folgendes umfasst:
Mittel zum Anlegen eines
elektrischen Anregungssignals an die Brust eines Patienten;
Elektroden,
die zur Anordnung auf dem Patienten ausgebildet sind, um ein erstes
elektrisches Signal Z zu erzeugen, das mit Impedanz-Änderungen
im Patienten variiert;
einen nichtlinearen Prozessor zum Berechnen
einer Zeitableitung von Z und Bereitstellen einer komprimierten Ableitung,
deren Wert geringer als jener der Zeitableitung von Z ist, wenn
die Zeitableitung von Z über
einem vorbestimmten Normalwert liegt, und deren Wert größer als
die Zeitableitung von Z ist, wenn die Zeitableitung von Z unter
dem vorbestimmten Normalwert liegt; und
Schaltkreismittel
zum Bereitstellen einer Anzeige des Herzschlagvolumens SV eines
Patienten als Funktion der komprimierten Zeitableitung, der Querschnittsfläche A der
Brust des Patienten und des Ausstoßintervalls der linken Herzkammer
Lvet.
-
Die vorliegende Erfindung sieht somit
ein verbessertes Gerät
vor, mit dem das Herzschlagvolumen (und dadurch auch das Herzminutenvolumen)
aus Impedanz-Messungen
abgeleitet werden kann. Die Erfindung ermöglicht eine bessere Schätzung des
Körpervolumens
und Verarbeitung der Ableitung des Impedanz-Signals, wodurch die Zuverlässigkeit
der erhaltenen Werte für
Herzschlagvolumen und Herzminutenvolumen erhöht wird.
-
Vorzugsweise wird bei einem Menschen
mit einer Größe N und
einem Brustumfang C durch auf der Brust in einem Trennabstand L
angeordnete Elektroden ein elektrisches Anregungssignal angelegt,
wobei die Elektroden ein erstes elektrisches Impedanz-Signal Z erzeugen,
das mit den Impedanz-Änderungen
im Patienten variiert. Eine Benutzereingabevorrichtung wie z.B.
eine Tastatur wird zur Eingabe der Größe-Daten, des Elektrodentrennabstands
und des Umfangs verwendet, wodurch entsprechende zweite und dritte
elektrische Signale erzeugt werden, und N, L und C diese Werte angeben.
Ein Schaltkreis, wie etwa ein elektronischer Computer, empfängt das
zweite und das dritte elektrische Signal und sieht eine Angabe des
Herzschlagvolumens SV des Patienten als Funktion von Z, A und L
sowie dem Ausstoßintervall
der linken Herzkammer L
vet vor, worin A
aus der folgenden Näherung
abgeleitet wird:
worin
K eine vorbestimmt Konstante ist.
-
So kann der Impedanz-Kardiograph
SV gemäß der folgenden
Formel berechnen:
was vereinfacht werden kann
zu:
oder durch Zusammenfassen
der Konstanten:
-
Es ist also ein Ziel der Erfindung,
eine einfache jedoch genauere Bestimmung eines kritischen Werts A
bereitzustellen, der in der Berechnung des Herzschlagvolumens aus
der Impedanz des Patienten verwendet wird. Bei der vorliegenden
Erfindung ist die Fläche
der Impedanz-Messung, die normalerweise schwer zu bestimmen ist,
exakt aus den bereits gemessenen Brustumfang- und Größenmaßen des
Patienten hergeleitet.
-
Die vorliegende Erfindung hat ebenso
erkannt, dass Variationen bei der Ableitung der Impedanz, die einer
der in der Herleitung des Herzschlagvolumens verwendeten Faktoren
ist, eine wesentliche Ungenauigkeitsquelle beim berechneten Herzschlagvolumen
darstellt. Demgemäß kann
nicht
nur die Größe der minimalen
Zeitableitung der Impedanz darstellen, sondern kann auch komprimiert
werden, um das Ausmaß mit
dem dieses Maximum von der Norm abweicht zu reduzieren. Die folgende
Formel bietet ein Verfahren zur Bewertung des Maximums:
worin:
-
Es ist daher ein weiteres Ziel der
Erfindung, die Auswirkung einer signifikanten Fehlerquelle bei der Berechnung
des Herzschlagvolumens aus der Impedanz durch die Implementierung
eines normal-basierten Gewichtungssystems zu verringern.
-
Das vorherige sowie weitere Ziele
und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.
In der Beschreibung wird auf die begleitenden Abbildungen verwiesen,
die einen Teil der Erfindung darstellen und in der Form einer Illustration
eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung zeigen. Die Ausführungsform
repräsentiert
nicht notwendigerweise den gesamten Schutzumfang der Erfindung.
Zur Interpretation des Schutzumfangs der Erfindung muss daher auf
die hierin angeführten
Ansprüche
verwiesen werden.
-
Kurzbeschreibung der Abbildungen
-
1 stellt
ein Übersichtsdiagramm
des Schaltkreises eines Impedanz-Kardiographen gemäß der vorliegenden
Erfindung dar, worin ein Computer gezeigt wird, der zur Analyse
der Impedanz-Daten und folglichen Berechnung eines Wertes für das Herzschlagvolumen
sowie das Herzminutenvolumen verwendet wird.
-
2 zeigt
ein Ablaufdiagramm der Software, die der in 1 dargestellte Computer für die Analyse der
Impedanz und der EKG-Signale des Patienten heranzieht.
-
Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
-
Bezugnehmend auf 1 ist ein tragbarer Impedanz-Kardiograph 10 mittels
fünf Pflasterelektroden 14 (a)–(e) an
einen Patienten 12 angeschlossen. Die erste Elektrode 14 (a)
kann hinter dem rechten Ohr in der Höhe des Ohrkanals auf der Haut
des Patienten angebracht sein. Die zweite Elektrode 14 (b)
kann auf der linken Seite des Halses auf einem flachen Stück Oberfläche ungefähr zwischen
Kinnhöhe
und unterem Haaransatz und mindestens 5 cm unter der Höhe der Elektrode 14 (a)
befestigt sein. Die dritte Elektrode 14 (c) kann sich kurz über dem
unteren Ende des Brustbeins auf der vorderen Medianlinie befinden.
Die vierte und fünfte Elektrode 14 (d)
und 14 (e) kann mindestens 5 cm unter der Elektrode 14 (c)
jeweils auf der linken und rechten Körperseite des Patienten am
Rippenbogen und an der vorderen Axillarlinie angebracht sein.
-
Die Elektroden 14 (a) und
(d) sind mit einem Oszillator 18 verbunden, der einen konstanten
Strom in einer Stärke
von etwa 1 Milliampere RMS im Patienten 12 erzeugt. Diese
elektrische Anregung führt
zu einer Reihe von gleichen Potentialflächen im Patienten 12,
die senkrecht zu einer sich zwischen den zwei Außenelektroden 14 (a)
und 14 (d) erstreckenden Linie liegen.
-
Die Elektroden 14 (b) und 14 (c)
können
die gleichen Potentiallinien wahrnehmen, die durch den zwischen
den Außenelektroden 14 (a)
und 14 (b) fließenden
Strom gebildet werden. Da der Strom zwischen den Außenelektroden 14 (a)
und 14 (d) eine konstante Amplitude aufweist, ist die zwischen
den Innenelektroden 14 (b) und 14 (c) abgenommene
Spannungsamplitude proportional zur Brustimpedanz des Patienten 12.
Die Innenelektroden 14 (b) und 14 (c) sind an
einen Differentialverstärker 20 angeschlossen,
der ein Signal Z erzeugt.
-
Der Verstärker 20 umfasst einen
Isolationsschaltkreis, der die inneren Elektroden 14 (b)
und 14 (c) vom nachfolgenden Schaltkreis elektrisch isoliert. Der
Differentialverstärker 20 verfügt ebenfalls über einen Präzisionshalbwellengleichrichter
und einen Niedrigpassfilter, um ein langsam variierendes Gleichstromsignal bereitzustellen,
dessen Wert proportional zur gemessenen Impedanz ist. Die Eingabe-Impedanz des Differentialverstärkers 20 ist
im Vergleich zur Impedanz des Patienten 12 zwischen den
Innenelektroden 14 (b) und 14 (c) sehr hoch (z.B.
10 Meg-Ohm). Der Strom, der durch die Innenelektroden 14 (b)
und 14 (c) zum Verstärker 20 fließt, ist
deshalb vernachlässigbar.
-
Das Impedanz-Signal Z wird von einem
in der Technik bekannten Multiplexer 32 empfangen, der
periodisch mit einem Analog-Digital-Wandler 22 verbunden
ist, der das Signal abfragt und ein binäres Datenwort bereitstellt,
das von einem Mikroprozessor 24 über eine Bus-Leitung 26 gelesen
werden kann.
-
Ein erstes vertikales EKG-Signal
wird über
die Elektroden 14 (b) und 14 (c) gemessen, die
im Allgemeinen entlang einer vertikalen Linie liegen. Dieses EKG-Signal wird von einem
Differentialverstärker 30 empfangen,
um ein Elektrokardiographen-Signal Ev gemäß in der
Technik bekannten Verfahren zu erzeugen.
-
Ein zweites, horizontales EKG-Signal
wird über
die Elektroden 14 (c) und 14 (e) gemessen, die
im Allgemeinen entlang einer horizontalen Linie liegen. Dieses EKG-Signal wird von einem
Differentialverstärker 31 empfangen,
um ein Elektrokardiographen-Signal Eh zu
erzeugen. Die beiden Signale Ev und Eh werden vom Multiplexer 32 aufgenommen,
der diese Signale periodisch mit dem Analog-Digital- Wandler 22 verbindet,
um abgefragt und in Datenworte zur Übertragung auf der internen
Bus-Leitung 26 umgewandelt zu werden.
-
Die Differentialverstärker 30 und 31,
die die EKG-Signale empfangen, umfassen ebenfalls einen Isolationsschaltkreis
sowie einen Niedrigpassfilter, der eine Grenzfrequenz hat, die im
Wesentlichen das 50 kHz Oszillatorsignal aus dem Oszillator 18 entfernt.
Wie weiter unten beschrieben wird, werden das direkte EKG-Signal und das Quadratur-EKG-Signal
zusammengefasst, um ein einziges EKG-Signal zu erzeugen, das im Wesentlichen
unabhängig
von der elektrischen Ausrichtung des Nerzes des Patienten ist.
-
Mit der Bus-Leitung 26 ist
zudem ein Computerspeicher 34 verbunden, der sich sowohl
aus Direktzugriffsspeicher („RAM", Random access memory)
als auch aus Festwertspeicher („ROM", Read only memory) gemäß weithin
bekannter Rechnerarchitektur zusammensetzen kann. Der Speicher 34 dient – unter
der Kontrolle des Mikroprozessors 24 – als Speichermedium für die binären Repräsentationen
der Signale Z, Ev und Eh und
beinhaltet auch ein Speicherprogramm, das die Verfahrensweise des
Mikroprozessors 24 bei der Berechnung des Herzminutenvolumens,
wie noch erläutert
werden wird, definiert.
-
An die Bus-Leitung 26 ist
darüber
hinaus ein Tastschalter 25 angeschlossen, der vom Patienten
dazu verwendet werden kann, gewisse Vorkommnisse wie eine das Herz
betreffende Gefahrensituation während der
Datenaufzeichnung beim Patienten 12, wie noch beschrieben
werden wird, anzuzeigen.
-
Die Bus-Leitung 26 kommuniziert
auch mit einem Infrarot-Transceiver 36, der es dem Mikroprozessor ermöglicht,
Daten an einen ähnlichen
Transceiver 35, der in einem abnehmbaren Basiselement 37 enthalten ist,
zu senden bzw. Daten von diesem zu empfangen. Der Transceiver 35 ist
mittels einem seriellen Kabel 38 an einem Desktop-Computer 42,
ausgestattet mit einem Videomonitor 43, einer Tastatur 44 und
einem Diskettenlaufwerk 48 wie in der Technik bekannt angeschlossen.
Der Impedanz-Kardiograph 10 als solcher ist tragbar und
kann mit internen Batterien betrieben werden, so dass das Gerät wie ein
Holter-Monitor vom Patienten herumgetragen werden kann.
-
Im Allgemeinen empfängt der
Impedanz-Kardiograph Signale vom Patienten 12, isoliert,
verstärkt
und filtert diese, und überträgt die Signale
dann in digitale Werte, die vom Mikroprozessor 24 gelesen
sowie gespeichert werden können,
um gemäß dem im
Speicher 34 gespeicherten Programm verarbeitet zu werden. Die
Ergebnisse des Verarbeitungsprozesses können an den Computer 42 gesendet
werden, um auf dem Videomonitor 43 angezeigt oder auf der
Diskette 48 gespeichert zu werden.
-
Die Arbeitsweise des Impedanz-Kardiographen 10 gemäß dem gespeicherten
Programm wird von einer Bedienungsperson über eine Tastatur 44 gesteuert.
Die Bedienungsperson bereitet den Patienten für die Impedanz-Messungen vor
und kann gewisse Merkmale des Patienten 12 über die
Tastatur 44 eingeben, die für die Analyse der Signale vom
Patienten 12, wie noch beschrieben werden wird, notwendig
sind. Die Analyse wird teilweise vom Mikroprozessor 24 durchgeführt, um
die Datenmenge die im Speicher 34 gespeichert werden muss
zu reduzieren. Wie für
Experten auf dem Gebiet verständlich
sein wird, kann die Datenanalyse jedoch je nach gewählter Konstruktionsart
zwischen dem Mikroprozessor 24 und dem Computer 42 aufgeteilt sein.
-
Bezugnehmend auf 2 können
in einem ersten Analyseschritt, dargestellt durch einen Prozessblock 50,
gewisse Daten, die den jeweiligen Patienten 12 betreffen
oder sich auf fundamentale und im Wesentlichen universale physiologische
Parameter beziehen, von der Bedienungsperson eingegeben werden.
-
Der erste dieser Parameter ist p
und steht für
den spezifischen elektrischen Widerstand im Blut, gemessen in Ohm
cm. Dieser Wert kann im Allgemeinen für alle Patienten näherungsweise
als Konstante angenommen werden, jedoch bei abnormalen Fällen von
der Bedienungsperson auf der Basis des gemessenen Hämatokritwerts
abgeändert
werden.
-
Ein zweiter Wert C bezeichnet den
Brustumfang des Patienten in cm, gemessen auf Höhe der Innenelektrode 14 (c).
-
Ein weiterer Wert L, der den Abstand
zwischen den Innenelektroden 14 (b) und 14 (c)
in cm angibt, sowie die Größe N des
Patienten werden eingegeben.
-
Sind die notwendigen fixen Parameter
im Prozessblock
50 eingetragen worden, können nun
die zwei variablen Parameter Herzfrequenz HR und das Herzkammer-Ausstoßintervall
L
vet eingetragen werden. Dazu kann des EKG-Signal
E direkt auf dem Videomonitor
43 angezeigt werden, um diese
Werte gemäß in der
Technik bekannter Verfahren zu bestimmen. Das EKG-Signal wird aus
der Vektorsumme der Werte E
v und E
h ganz einfach wie folgt berechnet:
-
Durch diese Summierung der Vektoren
ist kein präzises
Ausrichten der EKG-Elektroden
im Bezug auf eine elektrische Polarität des Herzen mehr nötig, und
es wird somit in der Praxis ein besseres EKG-Signal bereitgestellt.
-
Im Allgemeinen bezeichnet Lvet die Zeit zwischen dem Öffnen und
dem Schliessen der Aortenklappe.
-
Die Herzfrequenz steht einfach für die Zahl
an Schlägen
pro Sekunde, d.h. der reziproke Wert des Zeitraums zwischen aufeinanderfolgenden
R-Zacken. Die Herzfrequenz kann gemäß in der Technik gut bekannten Verfahren
nach einer Anzahl an Schlägen
durchschnittlich berechnet werden. Beide Werte können entweder von der Bedienungsperson
durch eine Untersuchung bestimmt oder vorzugsweise automatisch berechnet
werden, wie im Prozessblock
52 angezeigt, nachdem genügend EKG-
sowie Z-Daten genommen worden sind. Der Wert von L
vet wird
in der bevorzugten Ausführungsform
durch die Analyse des Impedanz-Signals Z bestimmt, mit dem ein Zeitraum
gemessen wird, der beginnt, wenn
zum erstenmal
unter Null liegt, und endet, wenn der Wert
ein
lokales Maximum über
Null erreicht. Die Herzfrequenz HR ergibt sich aus dem Auffinden
und Zählen
der R-Zacken im
EKG-Signal.
-
Die Bestimmung des EKG- und Z-Signals
setzt sich im Prozessblock 54 fort. Sie wird auf kontinuierlicher
Basis durchgeführt
und findet gleichzeitig mit den nachfolgenden Berechnungen statt,
so dass das Herzminutenvolumen kontinuierlich im Speicher 34 gespeichert
oder im Wesentlichen in Echtzeit angezeigt werden kann.
-
Die gewonnenen Impedanz-Daten sind
diskrete Abtastwerte, die etwa 300 Mal pro Sekunde genommen wurden.
Jeder Abtastwert kann durch Z; wiedergegeben werden, wobei i eine
Indexnummer des jeweiligen Wertes ist. Jeder genommene Abtastwert
Z; wird in aufeinanderfolgenden Datenadressen im Speicher 34 gespeichert,
um seine relative Position im Bezug auf andere Abtastwerte und den
Zeitpunkt des Abtastwertes indirekt durch die konstante Abtastrate
anzuzeigen.
-
Da der Impedanz-Kardiograph 10 tragbar
ist, besteht ein gewisses Risiko, dass sich durch ein Bewegen der
Elektroden Fehler in die Impedanz-Messung einschleichen. Dies resultiert
daraus, dass die gemessenen Impedanz-Werte etwa zwei Größenordnungen
kleiner als der Widerstand zwischen Elektrode und Haut sind. Dementsprechend
sind die Impedanz-Daten über
einen Zeitraum von ungefähr
einer Minute „im
Kollektiv" durchschnittlich
berechnet, wie in Prozessblock 56 dargestellt, um ihren
Rauschgehalt zu vermindern. Die Kollektivmittelwertsberechnung ist
ein weithin bekanntes Verfahren, bei dem Blöcke an Impedanz-Daten auf einer Punktfür-Punkt
Basis mit anderen Impedanz-Daten-Blöcken gemittelt werden, so dass
die gemitteltert Punkte den jeweiligen Abschnitten des wellenförmigen Impedanz-Zyklus
entsprechen. Dadurch bleibt die Gestalt der Impedanz-Wellenform
bei der Mittelwertsbildung erhalten. Um eine solche Kollektivmittelwertsberechnung
vorzunehmen, ist es notwendig, einen gemeinsamen Bezugspunkt zu
identifizieren, um Datenblöcke
auszurichten. Die Auswahl des Bezugspunkts muss äußerst präzise erfolgen, da ansonsten
die Charakteristika der Impedanz-Wellenform durch eine falsche Erfassung
anderer Blöcke
verzerrt werden.
-
Ein solcher Bezugspunkt kann die
Spitze einer R-Zacke des EKG-Signals sein.
-
Normale Verfahren zur Bestimmung
der Zeitdauer der R-Zacke, wie sie z.B. zur Messung der Herzfrequenz
eingesetzt werden, sind für
den Zweck der Kollektivmittelwertsberechnung jedoch nicht genau
genug.
-
Deshalb wird ein äußerst präziser Identifizierungsprozess
herangezogen. Zuerst wird, dargestellt durch einen Prozessblock 58,
das EKG-Signal kontrolliert, um eine Standard-R-Zacke zu isolieren.
Nur jene Abschnitte des erhaltenen EKG-Signals, die keine erkennbaren
Fehler oder Störungen
aufweisen, werden berücksichtigt.
Diese Standard-R-Zacke wird dann mit dem hereinkommenden EKG-Signal
in Bezug gesetzt, um die genaue Lage der R-Zacke (durch die höchste Korrelation)
zu identifizieren. Diese Position wird als gemeinsamer Ausrichtungspunkt
für die
Impedanz-Wellenformen verwendet, die durch die Kollektivmittelwertsberechnung
ermittelt werden. In periodischen Zeiträumen wird eine neue Standard-R-Zacke
bestimmt, so dass der Standardwert über die Zeit aktuell bleibt.
-
Nachdem Datenpaare Z
i und
Z
i+1 bestimmt und gemittelt worden sind,
kann ein Ableitungswert
durch
eine einfache Subtraktion aufeinanderfolgender Stichprobenwerte
des Kollektivmittelwerts pro im Prozessblock
58 wie folgt
berechnet werden:
-
Alternativ dazu können bei der Ableitungsberechnung
auch jeweils die Stichprobenwerte Zi+6 – Zi oder Zi+5 herangezogen
werden, um das Vorhandensein an 50-Hz- oder 60-Hz-Rauschen zu verringern.
-
Man hat festgestellt, dass Abweichungen
in der Größenordnung
des Minimumwerts von
eine
signifikante Fehlerquelle bei der Berechnung des Herzminutenvolumens
darstellen. Dementsprechend wird bei Prozessblock
60 eine
komprimierte Ableitung
gemäß der folgenden
Formel berechnet:
worin:
-
Die Gleichung (8) hat den Effekt,
die Abweichungen des Werts
zu
reduzieren. Auch andere nonlineare Komprimierungssysteme können eingesetzt
werden, unter der Voraussetzung, dass sie eine Komprimierung von
auf
den Bereich der Norm erreichen.
-
Im folgenden Prozessblock 52 wird
auch der Wert von Z0 berechnet. Z0 steht für
die transthorakale Grundimpedanz und wird in dieser Ausführungsform
einfach durch den Durchschnittswert von Z für einen Herzzyklus wiedergegeben.
Da dazu eine Reihe von Stichprobenwerten Bemittelt werden müssen, wird
dem Videomonitor 43 erst dann eine Anzeige zur Verfügung gestellt,
wenn genügend
Stichprobenwerte genommen worden sind, um die Genauigkeit des Wertes
Z0 sicherstellen zu können.
-
Im Prozessblock
64 kann
ein Herzschlagvolumen gemäß der folgenden
Formel berechnet werden:
-
Man wird erkennen, dass dies lediglich
die Gleichung (5) mit dem Zusatz eines Faktors p sowie eines Faktors
ist,
wobei Letzterer einen Näherungswert
eines Teils des Körpervolumens
im Bereich der Impedanz-Messung darstellt.
-
Diese Form der Berechnung des Herzschlagvolumens
hat in klinischen Studien zu deutlichen Verbesserungen bei der Genauigkeit
und den Korrelationskoeffizienten geführt.
-
Im Prozessblock
64 kann
zudem das Herzminutenvolumen durch ein Multiplizieren des Herzschlagvolumens
mit der Herzfrequenz bestimmt werden:
-
Wenn das Herzminutenvolumen berechnet
ist, wird es in graphischer Form am Videomonitor 43 angezeigt.
Somit werden der Bedienungsperson durch die in Prozessblock 66 angedeutete
Anzeige gleichzeitig EKG-Daten sowie Herzminutenvolumen-Daten im
Wesentlichen auf Echtzeit-Basis zur Verfügung gestellt.
-
Nach jedem erfolgten Update der Anzeige
des Videomonitors 43, holt sich das Programm zusätzliche Daten
bis der Messvorgang abgeschlossen ist.
-
Während
diese Erfindung mit Verweis auf bestimmte Ausführungsformen und Beispiele
erläutert
wurde, werden Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung im Hinblick
auf das oben Gelehrte auf andere Modifikationen sowie Variationen
stoßen.
Demgemäß ist die
vorliegende Erfindung nicht auf die hierin beschriebene bevorzugte
Ausführungsform
beschränkt,
sondern wird statt dessen in den nachfolgenden Ansprüchen definiert.